Les nanogénérateurs capables de convertir l'énergie mécanique en électricité sont généralement fabriqués à partir d'oxydes métalliques et de pérovskites à base de plomb. Mais ces matériaux inorganiques ne sont pas biocompatibles, la course est donc lancée pour créer des matériaux piézoélectriques biocompatibles naturels pour la récupération d'énergie, détection électronique, et stimuler les nerfs et les muscles.

Des chercheurs de l'University College Dublin et de l'Université du Texas à Dallas ont décidé d'explorer les nanotubes à base de peptides, car ils constitueraient une option attrayante pour une utilisation dans des appareils électroniques et pour des applications de récupération d'énergie.

Dans le Journal de physique appliquée , le groupe rapporte avoir utilisé une combinaison d'exposition aux ultraviolets et à l'ozone pour générer une différence de mouillabilité et un champ appliqué pour créer une polarisation alignée horizontalement des nanotubes sur des substrats flexibles avec des électrodes imbriquées.

"Les propriétés piézoélectriques des matériaux à base de peptides les rendent particulièrement attractifs pour la récupération d'énergie, car les presser ou les plier génère une charge électrique, " dit Sawsan Almohammed, auteur principal et chercheur postdoctoral à l'University College Dublin.

Il existe également une demande accrue de matières organiques pour remplacer les matières inorganiques, qui ont tendance à être toxiques et difficiles à fabriquer.

"Les matériaux à base de peptides sont organiques, facile à faire, et ont une forte stabilité chimique et physique, " elle a dit.

Dans la démarche du groupe, l'alignement physique des nanotubes est obtenu en dessinant une différence de mouillabilité sur la surface d'un substrat flexible. Cela crée une force chimique qui pousse la solution de nanotubes peptidiques de la région hydrophobe, qui repousse l'eau, avec un angle de contact élevé avec la région hydrophile, qui attire l'eau, avec un faible angle de contact.

Non seulement les chercheurs ont amélioré l'alignement des tubes, ce qui est essentiel pour les applications de récupération d'énergie, mais ils ont également amélioré la conductivité des tubes en réalisant des structures composites avec de l'oxyde de graphène.

"Il est bien connu que lorsque deux matériaux avec des fonctions de travail différentes entrent en contact l'un avec l'autre, une charge électrique circule de la fonction de travail faible à élevée, " a déclaré Almohammed. " La principale nouveauté de notre travail est que le contrôle de l'alignement horizontal des nanotubes par champ électrique et l'auto-assemblage assisté par mouillabilité ont amélioré à la fois le courant et la tension de sortie, et une amélioration supplémentaire a été obtenue en incorporant de l'oxyde de graphène."

Les travaux du groupe permettront l'utilisation de matières organiques, en particulier ceux à base de peptides, plus largement dans les appareils électroniques, capteurs, et applications de récupération d'énergie, parce que deux limitations clés des nanotubes peptidiques - l'alignement et la conductivité - ont été améliorées.

« Nous explorons également comment les processus de transfert de charge des applications de flexion et de champ électrique peuvent améliorer la détection de molécules basée sur la spectroscopie Raman, " a déclaré Almohammed. " Nous espérons que ces deux efforts pourront être combinés pour créer un biocapteur auto-alimenté avec un large éventail d'applications, y compris la surveillance biologique et environnementale, imagerie à contraste élevé, et des diodes électroluminescentes à haut rendement."